单片机与串行AD转换器TLC0834的接口设计[接口电路]

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单片机与串行AD转换器TLC0834的接口设计

发布时间:2004年12月28日点击次数:1014

来源: 作者:无锡市99信箱25分箱项四平

摘要：TLC0834是TI公司生产的八位逐次逼近模数转换器,具有输入可配置的多通道多路器和串行输入方式。文中以AT89C51 CPU为核心,采用LTC0834八位串行A/D转换器设计了一个可将模拟信号转换为数字信号的电路。

关键词：单片机 A/D转换器 TLC0834

单片机控制系统通常要用到Ａ／Ｄ转换。根据输出的信号格式,比较常用的Ａ／Ｄ转换方式可分为并行Ａ／Ｄ和串行Ａ／Ｄ。并行方式一般在转换后可直接接收,但芯片的引脚比较多;串行方式所用芯片引脚少,封装小,在ＰＣＢ板上占用的空间也小,但需要软件处理才能得到所需要的数据。

图1 TLC0834的工作时序图

１　ＴＬＣ０８３４简介

１．１ＴＬＣ０８３４的主要特点

ＴＬＣ０８３４是ＴＩ公司生产的８位逐次逼近模数转换器具有输入可配置的多通道多路器和串形输入输出方式。其多路器可由软件配置为单端或差分输入,也可以配置为伪差分输入。另外,其输入基准电压大小可以调整。在全８位分辨率下,它允许任意小的模拟电压编码间隔。由于ＴＬＣ０８３４采用的是串行输入结构,因此封装体积小,可节省５１系列单片机Ｉ／Ｏ资源,价格也较适中。其主要特点如下：

● ８位分辨率;

● 易于和微处理器接口或独立使用;

● 可满量程工作;

● 可用地址逻辑多路器选通４输入通道;

● 单５Ｖ供电,输入范围为０～５Ｖ;

● 输入和输出与ＴＴＬ、ＣＭＯＳ电平兼容;

● 时钟频率为２５０ｋＨｚ时,其转换时间为３２μｓ;

● 可以和美国国家半导体公司的ＡＤＣ０８３４和ＡＤＣ０８３８进行替换,但它内部不带齐纳稳压器网络;

● 总调整误差为±１ＬＳＢ。

１．２工作特点

ＴＬＣ０８３４可通过和控制处理器相连的串行数据链路来传送控制命令,因而可用软件对通道进行选择和输入端进行配置,其控制逻辑表如表１所列。

表1 TLC0834多路器的控制逻辑表

多路器地址			通道号
SGL/DIF	ODD/EVEN	SELECT BIT1	CH0 CH1 CH2 CH3
L L H H	L H L H	L H L H	+ - + - + - - +
H H H H	L L H H	L H L H	+ + + +

输入配置可在多路器寻址时序中进行。多路器地址可通过ＤＩ端移入转换器。多路器地址选择模拟输入通道可决定输入是单端输入还是差分输入。当输入是差分时,应分配输入通道的极性,并应将差分输入分配到相邻的输入通道对中。例如通道０和通道１可被选为一对差分输入。另外,在选择差分输入方式时,极性也可以选择。一对输入通道的两个输入端的任何一个都可以作为正极或负极。

通常ＴＬＣ０８３４在输出以最高位（ＭＳＢ）开头的数据流后,会以最低位（ＬＳＢ）开头重输出一遍（前面的数据流）。其工作时序如图１所示。

１．３引脚功能

ＴＬＣ０８３４的引脚排列如图２所示,其中ＣＨ０～ＣＨ３为模拟输入端; ＣＳ为片选端;ＤＩ为串行数据输入,该端仅在多路器寻址时（ＭＵＸＳｅｔｔｌｉｎｇＴｉｍｅ）才被检测;ＤＯ为Ａ／Ｄ转换结果的三态串行输出端;ＣＬＫ为时钟;ＳＡＲＳ为转换状态输出端,该端为高电平时,表示转换正在进行,为低电平则表示转换完成;ＲＥＦ为参考电压输入端;ＶＣＣ为电源;ＤＧＴＬＧＮＤ为数字地,ＡＮＧＬＧＮＤ为模拟地。

２　与单片机的接口电路设计

ＴＬＣ０８３４与８９Ｃ５１单片机的硬件接口电路的电路原理如图３所示。图中,单片机的Ｐ１．７接ＴＬＣ０８３４的片选信号, Ｐ１．６用于产生Ａ／Ｄ转换的时钟, Ｐ１．５为一个双向Ｉ／Ｏ口位,可用于对模拟输入进行配置及输出转换所得的数据。在这里,模拟信号以单端方式输入,参考电压为５Ｖ,即Ａ／Ｄ模拟量的输入范围为０～５Ｖ。

３　单片机的软件设计

该系统在工作时,单片机将通过编程产生串行时钟,并按时序发送与接收数据位,以完成通道方式／通道数据的写入和转换结果的读出。篇幅有限,现以通道０单端输入模拟信号为例,给出Ａ／Ｄ转换的程序：

ＣＬＲＰ１．６ ;清时钟

ＣＬＲＰ１．５

ＳＥＴＢＰ１．７ ;置片选为高

ＣＬＲＰ１．７ ;置片选为低

ＳＥＴＢＰ１．５ １ＳｔａｒｔＢｉｔ

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＳＥＴＢＰ１．５ １

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＣＬＲＰ１．５ ０

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＣＬＲＰ１．５ ０ＣＨ０

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６ 通道０,单端输入

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＳＥＴＢＰ１．５ Ｐ１．５由输出状态改

为输入状态

ＬＣＡＬＬＡＤＣＯＮＶ

···

ＡＤＣＯＮＶ：ＭＯＶＲ０＃０８Ｈ

ＡＤＬＯＰ０：ＭＯＶＣＰ１．５ ;读转换结果

ＲＬＣＡ ;累加器Ａ左移,将结果

逐位移入Ａ中

ＳＴＥＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＤＪＮＺＲ０ＡＤＬＯＰ０

ＭＯＶＲ０＃０７Ｈ

ＡＤＬＯＰ１：ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＤＪＮＺＲ０ＡＤＬＯＰ１

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＳＥＴＢＰ１．７ ;置片选信号为高,

结束一次转换

ＲＥＴ

转换结果经换算后可转换为十进制数显示出来。如在精度要求较高的场合,可以选用位数更多的串行Ａ／Ｄ并取高位数据。限于篇幅,该部分程序本文不作介绍。

４　结论

本文给出的硬件和软件均经实践检验,并已在某公司的产品上应用,其性价比较高,可大大降低生产成本。

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